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十分钟看懂传说中的西门子数字化工厂

2016-07-19 09:54
水墨黯月
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  那它的好处在哪里呢?

  举个例子来说,我们要造一部锤子手机(抱歉我是罗粉,我要义务做个广告挺那个胖子一下),这就是一个典型的离散制造。

  在传统的手机制造业里,我们怎么做手机外壳呢?

  第一步对外壳进行设计,设计完之后我们要做一个模具,模具设计完了以后要做出一个真实的模具来,然后再对模具注塑,注塑完了以后才能生产出塑料外壳。

  那么数字化工厂要怎么做?

  外壳设计完了以后直接生成CNC数控机床程序,CNC程序直接灌注到加工机床,加工机床直接会做出来外壳,节省了步骤,提高了灵活性,缩短了产品上市时间,保证了产品质量,这就是数字化生产方式的好处。

  流程工业

  对于数字化工厂这个领域,离散行业要更成熟一些,流程行业基本还在探索当中。

  离散工业主要以组装和物理加工为主,它的生产过程需要控制的更多是时间、位置这些参数。而流程工业通常是一个连续的化学变化,需要控制的主要是温度、压力、流量、液位这些,它的数字化底层逻辑和离散行业其实大同小异,只是说筹建对象不一样,用的工具当然也有一点区别。

  西门子在流程工业的数字化方案主要是两点,一体化工程和一体化运维。

  流程行业是连续制造,每个环节之间都相互影响,啮合在一起,所以一旦建厂完成之后,通常不会改变生产的主产品,最多就是换换配方。所以在流程工业里,数字化工厂的实施对象主要还是新建工厂,老厂的改造相对要困难一些,经济效益也不明显。

  流程工业的建厂过程中,往往需要更多的一些配合,尤其是企业和企业之间的配合,比如新建一个煤化工厂,有一个业主,一个设计院,一个EPC(总包商),这三个公司需要在一起协同工作,以前通常是各自用各自的系统,相互之间通过签技术协议来保证数据的一致。

  但是一旦出现数据的改动,就要反复的重新签技术协议,兔哥在负责钢铁行业时,最头疼的就是业主修改了某一个设备参数,这样我们其他人就是谈判好几轮,签一厚达技术协议,这个工作量是巨大的。

  西门子所谓的“一体化工程”,就是提供一个软件的平台,叫做“COMOS”,让这三方都可以在同一个平台上来设计、调试、和随时调整,这样就大大减少了各种文档管理带来的错误和风险。

  跟离散工业更注重工厂内部的纵向集成和围绕一个产品生命周期端到端的集成相比,流程工业的一体化工程更关注企业间的横向集成。它就不仅仅是一个工厂车间的数字化双胞胎了,而是一个协作体系的数字化双胞胎。

  接下来就是一体化运维。

  刚刚那个COMOS软件,还可以把设计数据直接导入到未来运行的大脑DCS中间去,来减少DCS中的编程工作量。在DCS安装完成之后,这个数据又可以直接交给运营管理方,在运营过程中间如果出现任何问题,你就可以很快地返回到设计部门,找到问题的原因,提高运行维护的效率。

  此外,你还可以根据设计数据,直接通过仿真软件做出一个虚拟工厂,在虚拟环境里进行设备调试和试车,甚至可以通过虚拟现实头盔走进工厂进行巡检维护。

  当虚拟调试很顺利时,我们就可以把整个设计方案交给业主了,现在我们交给业主的不再是一大摞图纸,而是数据化的交付,用户在上面可以直接构建运行维护系统。

  工程设计和运营维护原来是完全不相干的两个系统,现在通过数据化交互一个桥梁把它联系在一起,这就是一体化运维。

  从上面的过程你就能看出来,流程工业数字化工厂的关键,是设计院在设计时就要采用数字化软件,这样后面的虚拟工厂仿真、系统运行维护才能实现。它不同于离散行业可以像拼图那样修修补补,必须在工程的初始就采用数字化的底层,否则后面的逻辑都无法实现。

  也正因为这个,其实流程工业的数字化工厂发展是比较慢的,原因很简单,中国的设计院普遍认为设计方案是自己的核心Know How,怎么能随便交给客户呢?这就是一个文化的问题了,非一两日能够解决。

  总结

  数字化工厂,其实不是什么黑科技,无论专家们怎么忽悠,其实它所有的技术都是现成的。即使像西门子这样的巨头,也只是把这些现有技术重新组合到一起而已。

  我这次去成都时也注意到,西门子的成都工厂,是复制德国的西门子安贝格工厂而来的,它是一个全新的工厂,没有历史包袱,而且全套生产方法都来自于德国一百多年的积淀,每一处细节都透着工业之美,让人叹为观止。

  但是对于国内大多数历史包袱很重、生产方法落后、制造文化保守的制造企业来说,数字化工厂不是万能药,上这个项目一定要慎重。任何一种科技,如果不加上财务这个维度,就不能算是商业,需要综合考虑成本、投资回收期、投资回报率这些问题。

  另外,数字化工厂的软件再牛,它也只是个工具,辅助的是你原来线下的工作流,如果你的精益工厂和透明工厂还没有完成,就算把最好的软件全用上,也就是个摆设而已。

  数字化其实没有能不能做的问题,只有到没到时间做,值不值得做的问题。 

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